北京生科院揭示孕期健康可以塑造新生儿初始菌群

来源: 北京生命科学研究院 / 作者: 2018-05-16
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近年来,研究人员发现人类生命活动早期的菌群构成不仅对新生儿的生理发育至关重要,也对他们未来的健康产生非常重要的影响。异常菌群可以通过引起免疫和代谢系统紊乱导致新生儿疾病,同时也会增大儿童和成年时患相关疾病的概率。新生儿菌群异常会通过分娩(自然分娩或剖宫产)、喂养(母乳或配方奶)、抗生素摄入、饮食和环境暴露等引起。流行病学调查数据显示这些因素与多种疾病之间存在明确的相关性。比如,剖宫产与自然分娩的新生儿相比,菌群差异显著。因前者缺少了母亲生殖道中的某些微生物组分,所以剖宫产新生儿通常免疫力较弱,且患肥胖、过敏和哮喘等慢性疾病的风险增加。有临床试验甚至尝试通过移植生殖道菌群的方法恢复这些组分,希望能够使剖宫产新生儿获得来自母亲生殖道的菌群。

长期以来,人们普遍认为宫腔是一个无菌的环境,只有当新生儿出生时才首次接触微生物。所以之前几乎所有的知识和临床干预操作都是建立在分娩或出生后获得菌群的理论基础之上,对新生儿最初的菌群定植以及孕期和产前菌群结构的影响因素,目前仍然有许多的未解之谜。实际上,人们还不能确定人体微生物何时开始以及如何开始。新生儿第一次接触微生物发生在分娩之前还是出生以后?孕期健康能否改变母亲的微生物群并传递给婴儿?日前,中国科学院北京生命科学研究院赵方庆课题组在国际学术期刊 Gut 上发表了题为 Dysbiosis of maternal and neonatal microbiota associated with gestational diabetes mellitus 的研究论文,介绍了他们研究新生儿初始菌群定植和变化的最新成果,在揭示孕期健康对孕婴微生物组的塑造作用方面取得重要进展。

研究人员经过两年半的时间从 486 个孕妇和新生儿的多个身体位点收集了上千例样本。入选的新生儿大多为剖宫产,样本类型包括羊水、口腔、咽喉和肠道,除肠道外均采自刚分娩数秒时间内,避免了分娩时受到产妇生殖道微生物的污染以及出生后细菌的快速增殖,因此能够反映新生儿出生前在宫腔内的菌群定植情况。其中特别是深处于新生儿体内的咽喉位点,在剖宫产过程中不会接触到外界环境,所以可以完全排除产妇和周边菌群的干扰。基于 16S rRNA 基因的深度测序和分析,研究人员从新生儿所有的样本类型中都检测到了门类丰富的细菌,其多样性超过孕妇阴道菌群,有的样本类型甚至接近孕妇口腔和肠道,并且样本类型之间在菌群聚类时形成了明显不同的簇。这些证据表明新生儿最初的菌群定植远早于先前的假设,而是在宫腔内已发生并出现了原始的位点特异性群落分化(图)。为了进一步探索母体对新生儿菌群的贡献,研究人员以妊娠期糖尿病作为病例,揭示孕期健康导致的微生物扰动对新生儿菌群的影响。结果观察到母亲患有妊娠期糖尿病的新生儿,其微生物群落组成发生了明显改变,而且在患病组样本间呈现出趋同发展的特征。不仅如此,无论是菌属丰度还是相关性,许多细菌在新生儿和孕妇多位点间的变化趋势高度一致,说明妊娠期糖尿病可能在孕期塑造了相似的孕婴菌群结构,当然也可能是发生了改变的孕妇菌群垂直传播给了后代。通过对新生儿肠道样本进行宏基因组测序,研究人员还发现与妊娠期糖尿病相关的新生儿菌群发生改变,进而导致了肠道微生物代谢潜力的降低以及病毒检出率的提高,因此妊娠期糖尿病可能会对新生儿健康产生风险。

该研究证明了新生儿在出生前就已经获得了微生物“种子”,定植的菌群已出现较原始的位点特异性分化。尽管人们尚不清楚它们从母体到胎儿的传递途径,但这些发现将有助于更好地理解人体微生物的起源以及孕妇菌群对胎儿健康的影响。这项研究展示了另外一种潜在的遗传形式——菌群遗传,让我们认识了孕期健康对新生儿生命活动初期菌群形态建成的贡献,强调了解孕婴菌群的重要性,并提供了一种有前景的思路,即通过母体干预来调节初始菌群定植以及微生物之间的相互作用,以降低孕期疾病导致不良妊娠结局的风险。

北京生科院副研究员王金锋、博士史文聿和温州市人民医院妇产科实验室主任郑加永为论文的共同第一作者,赵方庆为通讯作者。研究得到了国家自然科学基金优秀青年项目及面上项目、国家重点研发计划、中科院重点部署项目(微生物组计划)的资助。

论文链接

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